JP5705278B2 - Flame retardant synthetic resin composition for electronic equipment - Google Patents
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Description
本発明は、ナトリウム含有量の少ないピロリン酸ピペラジン及びその製造方法に関し、さらに詳細には、合成樹脂に添加される難燃剤組成物の1成分として有用なピロリン酸ピペラジン、及び、リン酸とピペラジンとを反応させて得られる2リン酸ピペラジンを脱水縮合することにより該ピロリン酸ピペラジンを安価に高純度で得る方法に関する。 The present invention relates to piperazine pyrophosphate having a low sodium content and a method for producing the same, and more specifically, piperazine pyrophosphate useful as a component of a flame retardant composition added to a synthetic resin, and phosphoric acid and piperazine The present invention relates to a method for obtaining piperazine pyrophosphate with high purity at low cost by dehydrating and condensing piperazine diphosphate obtained by reacting with.
近年、ピロリン酸ピペラジンは、合成樹脂に添加される難燃剤組成物の1成分として優れた効果を発揮するとして、注目を集めている。かかるピロリン酸ピペラジンの製造方法に関しては、既に多くの報告がなされている。 In recent years, piperazine pyrophosphate has attracted attention as it exhibits an excellent effect as one component of a flame retardant composition added to a synthetic resin. Many reports have already been made on a method for producing such piperazine pyrophosphate.
例えば、特許文献1には、ピペラジン塩酸塩とピロリン酸ナトリウムとを水溶液中で反応させて、ピロリン酸ピペラジンを水難溶性の沈殿として得る方法が開示されている。また、特許文献2には、無水ピペラジンとピロリン酸ナトリウム無水物とを水溶液中で反応させて塩酸処理し、ピロリン酸ピペラジンを水難溶性の沈殿として得る方法が開示されている。また、特許文献3には、ピロリン酸ナトリウムを塩酸処理し、得られたピロリン酸とヒドラジンとを水溶液中で反応させて、ピロリン酸ピペラジンを水難溶性の沈殿として得る方法が開示されている。
より詳細には、特許文献1の製造例2には、ピペラジン6水和物194gを500mlの水に溶解し、この水溶液に塩酸73gを含む300mlの塩酸水溶液を冷却しつつかきまぜながら加え、このピペラジン2塩酸水溶液にピロりん酸ナトリウム10水和物223gを1Lの水に溶解した水溶液を加えると、ピペラジンピロりん酸塩が析出すると記載されている。
特許文献2のPREPARATION Cには、無水ピペラジン43g(1当量)及びピロリン酸ナトリウム十水和物111g(1当量)を1500gの水に溶解させ、この水溶液に、塩酸36g(1当量)を水200gに溶解した溶液を、撹拌しながら加えたところ、ピロリン酸ピペラジンが析出したと記載されている。
また、特許文献4には、5Lビーカーに、ピロリン酸ナトリウム十水和物750gを水2500ccに懸濁させた懸濁液を調製し、約10℃に冷却し、約12℃を超えないように保ちながら、37%塩酸563ccを加えて酸性にした後、ここにピペラジン(97%)149gを水625ccに溶解した水溶液を、約22℃を超えないように保ちながら加え、約7℃で2〜3時間撹拌を続け、ピロリン酸ピペラジンを得たことが記載されている。
また、特許文献5及び6には、リン酸エステル化合物が難燃剤として記載されており、特許文献7には、硼酸亜鉛が難燃剤として記載されている。
For example, Patent Document 1 discloses a method in which piperazine hydrochloride and sodium pyrophosphate are reacted in an aqueous solution to obtain piperazine pyrophosphate as a poorly water-soluble precipitate. Patent Document 2 discloses a method in which anhydrous piperazine and sodium pyrophosphate anhydride are reacted in an aqueous solution and treated with hydrochloric acid to obtain piperazine pyrophosphate as a poorly water-soluble precipitate. Patent Document 3 discloses a method in which sodium pyrophosphate is treated with hydrochloric acid, and the obtained pyrophosphoric acid and hydrazine are reacted in an aqueous solution to obtain piperazine pyrophosphate as a poorly water-soluble precipitate.
More specifically, in Production Example 2 of Patent Document 1, 194 g of piperazine hexahydrate is dissolved in 500 ml of water, and 300 ml of hydrochloric acid aqueous solution containing 73 g of hydrochloric acid is added to this aqueous solution while stirring, and this piperazine is added. It is described that piperazine pyrophosphate precipitates when an aqueous solution in which 223 g of sodium pyrophosphate decahydrate is dissolved in 1 L of water is added to an aqueous 2 hydrochloric acid solution.
In PREPARATION C of Patent Document 2, 43 g (1 equivalent) of anhydrous piperazine and 111 g (1 equivalent) of sodium pyrophosphate decahydrate are dissolved in 1500 g of water, and 36 g (1 equivalent) of hydrochloric acid is added to 200 g of water in this aqueous solution. It is described that when the solution dissolved in was added with stirring, piperazine pyrophosphate was precipitated.
In Patent Document 4, a suspension in which 750 g of sodium pyrophosphate decahydrate is suspended in 2500 cc of water in a 5 L beaker is prepared and cooled to about 10 ° C. so as not to exceed about 12 ° C. While maintaining the acidity by adding 563 cc of 37% hydrochloric acid, an aqueous solution prepared by dissolving 149 g of piperazine (97%) in 625 cc of water was added thereto while maintaining the temperature not exceeding about 22 ° C. It is described that stirring was continued for 3 hours to obtain piperazine pyrophosphate.
Patent Documents 5 and 6 describe a phosphate ester compound as a flame retardant, and Patent Document 7 describes zinc borate as a flame retardant.
しかしながら、特許文献1〜3に開示された方法においては、実際には、水洗をもってしても、副生する塩化ナトリウムやピロリン酸ピペラジンナトリウム塩を完全に除去することが困難であった。また、一般的に、系中にアルカリ性物質が残存していると、上記ピロリン酸ピペラジンを半導体、電子機器等に使用した際に悪影響を及ぼす可能性があることが知られている。さらに、これらの方法においては、生成率が悪いこと、原料が高価であること、廃棄物の処理にコストがかかること、及び塩酸を使用するため製造にグラスライニング槽を必要とすることが原因となって、安価に製造できないことが問題となっていた。
また、特許文献4には、上述の手順でピロリン酸ピペラジンを得たことが記載されているにすぎず、特許文献5〜7には、上述の化合物がそれぞれ難燃剤として記載されているにすぎない。
However, in the methods disclosed in Patent Documents 1 to 3, in fact, it was difficult to completely remove sodium chloride and piperazine sodium pyrophosphate salt by-produced even with water washing. In general, it is known that if alkaline substances remain in the system, the piperazine pyrophosphate may be adversely affected when used in semiconductors, electronic devices and the like. Furthermore, in these methods, the production rate is poor, the raw materials are expensive, the waste processing costs are high, and the use of hydrochloric acid requires a glass lining tank. Thus, it has been a problem that it cannot be manufactured at low cost.
Patent Document 4 only describes that piperazine pyrophosphate was obtained by the above-described procedure, and Patent Documents 5 to 7 only described the above-mentioned compounds as flame retardants. Absent.
解決しようとする問題点は、上述のように、従来の方法により得られたピロリン酸ピペラジンを難燃剤組成物の1成分として用いた場合、不純物の影響により、この難燃剤組成物を使用した合成樹脂の物性が良好でなかったり、優れた難燃性を示す難燃剤組成物が得られていなかったということ、及び、従来の方法では安価にピロリン酸ピペラジンを製造することができなかったということである。 The problem to be solved is that, as described above, when piperazine pyrophosphate obtained by a conventional method is used as one component of the flame retardant composition, synthesis using this flame retardant composition is caused by the influence of impurities. That the physical properties of the resin were not good or that a flame retardant composition exhibiting excellent flame retardancy was not obtained, and that piperazine pyrophosphate could not be produced inexpensively by conventional methods It is.
従って、本発明の目的は、優れた難燃性を示す難燃剤組成物を提供し得る高純度のピロリン酸ピペラジン、及び該ピロリン酸ピペラジンを安価に製造する方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a high-purity piperazine pyrophosphate that can provide a flame retardant composition exhibiting excellent flame retardancy, and a method for producing the piperazine pyrophosphate at low cost.
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ピロリン酸ピペラジンとして、不純物含有量が特定量以下のものを用いることにより、優れた難燃性を示す難燃剤組成物を提供することができること、及び、このようなピロリン酸ピペラジンを、2リン酸ピペラジンを脱水縮合することにより提供できることを知見し、本発明に到達した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have used a flame retardant composition exhibiting excellent flame retardancy by using a piperazine pyrophosphate having an impurity content of a specific amount or less. It has been found that it can be provided, and that such piperazine pyrophosphate can be provided by dehydration condensation of piperazine diphosphate, and the present invention has been achieved.
即ち、本発明は、合成樹脂100重量部に対し、加熱混錬設備、温風乾燥設備、又は溶剤による還流脱水法を用いて2リン酸ピペラジンを脱水縮合して得られた、ナトリウム含有量が10ppm以下である、下記化学式(I)で示されるピロリン酸ピペラジン20〜60重量部及び二酸化ケイ素0.05〜20重量部を配合してなる電子機器用難燃性合成樹脂組成物を提供するものである。
That is, the present invention has a sodium content obtained by dehydrating and condensing piperazine diphosphate using a heat-kneading facility, a hot-air drying facility, or a solvent reflux dehydration method with respect to 100 parts by weight of a synthetic resin. What is provided is a flame retardant synthetic resin composition for electronic equipment, comprising 10 to 60 parts by weight of piperazine pyrophosphate represented by the following chemical formula (I) and 0.05 to 20 parts by weight of silicon dioxide. It is.
本発明によれば、高純度のピロリン酸ピペラジン、及び該ピロリン酸ピペラジンを安価に得ることができる製造方法を提供することができ、この高純度のピロリン酸ピペラジンを用いることにより、優れた難燃性を示す難燃剤組成物を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a high-purity piperazine pyrophosphate and a production method capable of obtaining the piperazine pyrophosphate at low cost. By using this high-purity piperazine pyrophosphate, excellent flame retardancy can be provided. The flame retardant composition which shows property can be provided.
以下、本発明の難燃性合成樹脂組成物について、その好ましい実施形態に基づき詳細に説明する。
Hereinafter, the flame-retardant synthetic resin composition of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments thereof.
本発明のピロリン酸ピペラジンは、ナトリウムの含有量が10ppm以下である。本発明のピロリン酸ピペラジンは、ナトリウムの含有量が10ppm以下であることにより、優れた難燃性を示す難燃剤組成物を提供することができ、該難燃剤組成物が配合された樹脂の物性を低下させることもない。 The piperazine pyrophosphate of the present invention has a sodium content of 10 ppm or less. The piperazine pyrophosphate of the present invention can provide a flame retardant composition exhibiting excellent flame retardancy when the sodium content is 10 ppm or less, and the physical properties of the resin in which the flame retardant composition is blended It does not decrease
本発明のピロリン酸ピペラジンにおける不純物としては、塩化ナトリウム、オルトリン酸、トリリン酸等が挙げられるが、本発明のピロリン酸ピペラジン中のこれらの不純物の含有量は、5重量%以下であることが好ましい。 Examples of the impurities in the piperazine pyrophosphate of the present invention include sodium chloride, orthophosphoric acid, triphosphoric acid and the like. The content of these impurities in the piperazine pyrophosphate of the present invention is preferably 5% by weight or less. .
ナトリウムの含有量が10ppm以下である、上記化学式(I)で表される本発明のピロリン酸ピペラジンは、2リン酸ピペラジンを脱水縮合することにより得ることができる。2リン酸ピペラジンの脱水縮合は、2リン酸ピペラジンを、例えば、温度120〜320℃で、0.5〜3時間加熱することにより行なうことができる。 The piperazine pyrophosphate of the present invention represented by the above chemical formula (I) having a sodium content of 10 ppm or less can be obtained by dehydration condensation of piperazine diphosphate. Dehydration condensation of diphosphate piperazine can be performed by heating diphosphate piperazine at a temperature of 120 to 320 ° C. for 0.5 to 3 hours, for example.
上記2リン酸ピペラジンは、下記〔化2〕に示す反応式に従い、2等量のオルトリン酸と1等量のピペラジンとを反応させることにより得ることができる。この反応は、水、メタノール等の溶媒中、200〜250℃で、0.5〜1時間加熱することにより行なうことができる。 The above-mentioned piperazine diphosphate can be obtained by reacting 2 equivalents of orthophosphoric acid with 1 equivalent of piperazine according to the reaction formula shown in the following [Chemical Formula 2]. This reaction can be performed by heating at 200 to 250 ° C. in a solvent such as water and methanol for 0.5 to 1 hour.
上記2リン酸ピペラジンの脱水縮合を行なう手段としては、加熱及び脱水が行えるものであれば特に制限を受けるものではなく、例えば、加熱混錬設備、温風乾燥設備、又は溶剤による還流脱水法を用いることができる。 The means for performing dehydration condensation of the above-mentioned piperazine diphosphate is not particularly limited as long as it can be heated and dehydrated. For example, a heating and kneading facility, a hot air drying facility, or a reflux dehydration method using a solvent is used. Can be used.
上記加熱混錬設備を用いる方法は、詳細には、加熱温度120〜320℃、原料供給速度20〜100kg/h、回転数60〜1600rpmで2リン酸ピペラジンを脱水縮合するものである。上記加熱混錬設備としては、経済的に目的物であるピロリン酸ピペラジンを量産できるものであれば特に制限はなく、通常の混錬設備を用いることができ、例えば、押出し機、ヘンシェルミキサー、フラッシュミキサー、パドルミキサー、バンバリーミキサー、粉砕混合機、SCプロセッサ、プラストミル、KRCニーダー、真空ニーダー、加圧ニーダー等が挙げられる。これらの中でも、押出し機、ヘンシェルミキサーが、内容物と装置との接触が少なく、反応を効率よく進行させることができるため、好適である。 Specifically, the method using the heating and kneading equipment is a method in which dehydration condensation of piperazine diphosphate is performed at a heating temperature of 120 to 320 ° C., a raw material supply speed of 20 to 100 kg / h, and a rotation speed of 60 to 1600 rpm. The heating kneading equipment is not particularly limited as long as it can economically mass-produce piperazine pyrophosphate, which is an objective product, and ordinary kneading equipment can be used. For example, an extruder, a Henschel mixer, a flash Examples include a mixer, a paddle mixer, a Banbury mixer, a pulverizing mixer, an SC processor, a plast mill, a KRC kneader, a vacuum kneader, and a pressure kneader. Among these, an extruder and a Henschel mixer are preferable because there is little contact between the contents and the apparatus and the reaction can proceed efficiently.
上記温風乾燥設備を用いる方法は、詳細には、温風温度200〜350℃で2リン酸ピペラジンを脱水縮合するものである。温風乾燥設備としては、経済的に目的物であるピロリン酸ピペラジンを量産できるものであれば特に制限はなく、通常の温風乾燥設備を用いることができ、例えば、流動層乾燥機、振動乾燥機、振動流動層乾燥機、攪拌乾燥機、気流乾燥機、通気乾燥機、棚式乾燥機、ドライマイスター、ドラムドライヤー、エアドライヤー、マイクロウェーブドライヤー、スプレードライヤー、ディスクドライヤー、コニカルドライヤー、パドルドライヤー、ホッパードライヤー、ロータリードライヤー等が挙げられる。 Specifically, the method using the hot air drying facility is one in which dehydration condensation of piperazine diphosphate is performed at a hot air temperature of 200 to 350 ° C. The hot air drying equipment is not particularly limited as long as it can economically mass-produce piperazine pyrophosphate, which is an object, and a normal hot air drying equipment can be used. For example, a fluidized bed dryer, vibration drying Machine, vibrating fluidized bed dryer, stirring dryer, airflow dryer, aeration dryer, shelf dryer, dry meister, drum dryer, air dryer, microwave dryer, spray dryer, disc dryer, conical dryer, paddle dryer Hopper dryer, rotary dryer and the like.
上記溶剤による還流脱水法は、具体的には、温度120〜320℃、高沸点不活性溶媒中、2リン酸ピペラジンを基準として0〜5重量%の触媒を用いて、2リン酸ピペラジンを脱水縮合する方法である。 Specifically, the reflux dehydration method using the above solvent dehydrates piperazine diphosphate in a high boiling point inert solvent using 0 to 5% by weight of a catalyst based on piperazine diphosphate. It is a method of condensation.
上記高沸点不活性溶媒は、水を同伴させることができる水の沸点以上の沸点を有する溶媒であり、その具体例としては、IP2028(出光石油化学製)、IP1620(出光石油化学製)、ノルマルパラフィン、流動パラフィン、キシレン、クメン、BTX、1,2,4,−トリメチルベンゼン、n−ウンデカン、n−ドデカン、n−トリデカン、n−テトラデカン、デカリン、ジペンテン、ビシクロヘキシル、エチルシクロヘキサン、p−メンタン、ショウノウ油、テレビン油、パイン油等が挙げられる。上記高沸点不活性溶媒は、沸点が100〜350℃であることが好ましく、上記具体例の中でも、IP2028、流動パラフィンは、溶媒の沸点が適当で、高純度のピロリン酸ピペラジンを効率よく得ることができるので好適である。また、上記高沸点不活性溶媒の使用量は、2リン酸ピペラジン100重量部に対して50〜500重量部が好ましい。 The high boiling point inert solvent is a solvent having a boiling point equal to or higher than the boiling point of water that can be entrained with water. Specific examples thereof include IP2028 (manufactured by Idemitsu Petrochemical), IP1620 (manufactured by Idemitsu Petrochemical), normal Paraffin, liquid paraffin, xylene, cumene, BTX, 1,2,4, -trimethylbenzene, n-undecane, n-dodecane, n-tridecane, n-tetradecane, decalin, dipentene, bicyclohexyl, ethylcyclohexane, p-menthane , Camphor oil, turpentine oil, pine oil and the like. The high boiling point inert solvent preferably has a boiling point of 100 to 350 ° C. Among the above specific examples, IP2028 and liquid paraffin are suitable for the boiling point of the solvent and efficiently obtain high purity piperazine pyrophosphate. This is preferable. The amount of the high-boiling inert solvent used is preferably 50 to 500 parts by weight per 100 parts by weight of piperazine diphosphate.
上記触媒としては、リン酸ホウ素、リン酸、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム等が挙げられ、これらの中でもリン酸ホウ素、リン酸は反応を促進するため好適であるが、触媒を用いなくてもよい。 Examples of the catalyst include boron phosphate, phosphoric acid, zinc oxide, titanium oxide, and aluminum oxide. Among these, boron phosphate and phosphoric acid are preferable because they promote the reaction, but no catalyst is used. Also good.
2リン酸ピペラジンを脱水縮合することにより製造された本発明のピロリン酸ピペラジンは、不純物をほとんど含有せず、耐熱性、耐水性等の物性に優れている。 The piperazine pyrophosphate of the present invention produced by dehydration condensation of piperazine diphosphate contains almost no impurities and is excellent in physical properties such as heat resistance and water resistance.
従って、本発明の製造方法によって得られたピロリン酸ピペラジンは、耐水性に優れているため、樹脂の難燃剤として好適に使用することができ、さらに、耐熱性に優れているため、樹脂の難燃剤として使用したとき、成形時の温度で組成変化を生じることがない。上記樹脂としては、種々の合成樹脂が挙げられ、具体的には、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、ポリブテン−1、ポリ−3−メチルペンテン等のα−オレフィン重合体又はエチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−プロピレン共重合体等のポリオレフィン及びこれらの共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、塩化ゴム、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−エチレン共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン−酢酸ビニル三元共重合体、塩化ビニル−アクリル酸エステル共重合体、塩化ビニル−マレイン酸エステル共重合体、塩化ビニル−シクロヘキシルマレイミド共重合体等の含ハロゲン樹脂、石油樹脂、クマロン樹脂、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、スチレン及び/又はα−メチルスチレンと他の単量体(例えば、無水マレイン酸、フェニルマレイミド、メタクリル酸メチル、ブタジエン、アクリロニトリル等)との共重合体(例えば、AS樹脂、ABS樹脂、MBS樹脂、耐熱ABS樹脂等)、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール、ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレート等の直鎖ポリエステル、ポリフェニレンオキサイド、ポリカプロラクタム及びポリヘキサメチレンアジパミド等のポリアミド、ポリカーボネート、ポリカーボネート/ABS樹脂、分岐ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリウレタン、繊維素系樹脂等の熱可塑性樹脂及びこれらのブレンド物あるいはフェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられ、特にポリプロピレン樹脂が好ましい。 Therefore, piperazine pyrophosphate obtained by the production method of the present invention is excellent in water resistance, and therefore can be suitably used as a flame retardant for a resin. When used as a flame retardant, the composition does not change at the molding temperature. Examples of the resin include various synthetic resins. Specifically, α-olefin heavy polymers such as polypropylene, high density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, polybutene-1, and poly-3-methylpentene are used. Polymers or polyolefins such as ethylene-vinyl acetate copolymer and ethylene-propylene copolymer and copolymers thereof, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, chlorinated polyethylene, chlorinated polypropylene, polyvinylidene fluoride, chlorinated rubber, chlorinated Vinyl-vinyl acetate copolymer, vinyl chloride-ethylene copolymer, vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer, vinyl chloride-vinylidene chloride-vinyl acetate terpolymer, vinyl chloride-acrylic acid ester copolymer, chloride Vinyl-maleic acid ester copolymer, vinyl chloride-cyclohexyl Halogen-containing resins such as maleimide copolymers, petroleum resins, coumarone resins, polystyrene, polyvinyl acetate, acrylic resins, styrene and / or α-methylstyrene and other monomers (for example, maleic anhydride, phenylmaleimide, methacrylic) (For example, AS resin, ABS resin, MBS resin, heat-resistant ABS resin, etc.), polymethyl methacrylate, polyvinyl alcohol, polyvinyl formal, polyvinyl butyral, polyethylene terephthalate, and polybutylene terephthalate. Polyamide such as linear polyester such as polyphenylene oxide, polycaprolactam and polyhexamethylene adipamide, polycarbonate, polycarbonate / ABS resin, branched polycarbonate, poly Examples include thermoplastic resins such as tar, polyphenylene sulfide, polyurethane, and fiber-based resins, and blends thereof, or thermosetting resins such as phenol resins, urea resins, melamine resins, epoxy resins, and unsaturated polyester resins. Resins are preferred.
本発明のピロリン酸ピペラジンを難燃剤として使用する場合には、上記樹脂100重量部に対して20〜60重量部配合することが好ましい。また、本発明のピロリン酸ピペラジンと共に、ピロリン酸メラミン、ポリリン酸ピペラジン、ポリリン酸メラミン、ポリリン酸アミド、リン酸エステル、リン酸エステルアミド等のその他の難燃剤、及び、ポリシロキサン化合物、金属酸化物、二酸化ケイ素、高級脂肪族カルボン酸等の配合剤を併用することができる。この場合、その他の難燃剤の配合量は、本発明のピロリン酸ピペラジン100重量部に対して50〜400重量部が好ましく、配合剤の配合量は、上記樹脂100重量部に対して0.05〜20重量部が好ましい。また、これらを予め混合して難燃剤組成物としてから上記樹脂に配合することもできる。 When the piperazine pyrophosphate of the present invention is used as a flame retardant, it is preferably blended in an amount of 20 to 60 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin. In addition to piperazine pyrophosphate of the present invention, other flame retardants such as melamine pyrophosphate, piperazine polyphosphate, melamine polyphosphate, polyphosphate amide, phosphate ester, phosphate ester amide, and polysiloxane compounds, metal oxides Compounding agents such as silicon dioxide and higher aliphatic carboxylic acids can be used in combination. In this case, the blending amount of the other flame retardant is preferably 50 to 400 parts by weight with respect to 100 parts by weight of piperazine pyrophosphate of the present invention, and the blending amount of the blending agent is 0.05 to 100 parts by weight of the resin. -20 parts by weight is preferred. Moreover, after mixing these beforehand, it can also mix | blend with the said resin, after setting it as a flame retardant composition.
以下、実施例、比較例及び応用例等をもって本発明を詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施例等により何ら制限されるものではない。尚、以下の実施例1〜7及び応用例1〜5のうち、応用例4及び5は、参考例である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with examples, comparative examples, application examples, and the like. However, the present invention is not limited by the following examples. Of the following Examples 1 to 7 and Application Examples 1 to 5, Application Examples 4 and 5 are reference examples.
下記実施例及び比較例で得られたピロリン酸ピペラジンの純度、ナトリウム含有量及び分解点の測定は、それぞれ以下の測定方法に従って行った。 The purity, sodium content, and decomposition point of piperazine pyrophosphate obtained in the following examples and comparative examples were measured according to the following measuring methods.
<純度の測定方法>
(株)センシュー科学製HPLC装置(ポンプ;SSC−3150,RI検出器;ERC−7515A)、日本分光製カラムオーブン(CO−965)、ショーデックス製OH pakカラム(SB−802.5 HQ)を用い、温度40℃、流速1.0ml/min、感度32×10-5RIU/F.S.の条件で純度の測定を行った。
<Measurement method of purity>
Senshu Chemical Co., Ltd. HPLC apparatus (pump; SSC-3150, RI detector; ERC-7515A), JASCO column oven (CO-965), Shodex OH pak column (SB-802.5 HQ) Used, temperature 40 ° C., flow rate 1.0 ml / min, sensitivity 32 × 10 −5 RIU / F. S. Purity was measured under the following conditions.
<ナトリウム含有量の測定方法>
ICP発光分析装置による元素分析により、ナトリウム含有量を定量した。
<Method for measuring sodium content>
The sodium content was quantified by elemental analysis with an ICP emission spectrometer.
<分解点の測定>
TG測定を行い、5%重量減少が起こった温度(サンプルの重量が5重量%減少した温度)を分解点とした。
<Measurement of decomposition point>
TG measurement was performed and the temperature at which 5% weight reduction occurred (temperature at which the weight of the sample decreased by 5 weight%) was taken as the decomposition point.
〔実施例1〕
押出し機(日本製鋼所製、TEX44αII−52.5BW)を用い、シリンダ温度230〜280℃、原料供給速度25kg/h、スクリュー回転数60rpmの条件で2リン酸ピペラジンを加熱混合し、ピロリン酸ピペラジンの白色粉末を得た。
[Example 1]
Using an extruder (manufactured by Nippon Steel Works, TEX44αII-52.5BW), piperazine diphosphate was heated and mixed under the conditions of a cylinder temperature of 230 to 280 ° C., a raw material supply speed of 25 kg / h, and a screw rotation speed of 60 rpm, and piperazine pyrophosphate Of white powder was obtained.
〔実施例2〕
ヘンシェルミキサー(三井鉱山製、FM150J/T、容量150L)を用い、加熱温度190〜250℃、回転数704〜1000rpmの条件で1時間、2リン酸ピペラジン40kgを加熱混合し、ピロリン酸ピペラジンの白色粉末を得た。
[Example 2]
Using a Henschel mixer (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd., FM 150 J / T, capacity 150 L), heat and mix 1 to 40 kg of diphosphate piperazine for 1 hour under the conditions of a heating temperature of 190 to 250 ° C. and a rotation speed of 704 to 1000 rpm. A powder was obtained.
〔実施例3〕
ヘンシェルミキサー(三井鉱山製、FM150J/T、容量150L)を用い、加熱温度170〜250℃、回転数990〜1590rpmの条件で1時間、2リン酸ピペラジン5kg及び75重量%リン酸100gを加熱混合し、ピロリン酸ピペラジンの白色粉末を得た。
Example 3
Using a Henschel mixer (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd., FM150J / T, capacity: 150 L), heat mixing of 5 kg of dipiperazine phosphate and 100 g of 75 wt% phosphoric acid for 1 hour at a heating temperature of 170 to 250 ° C. and a rotation speed of 990 to 1590 rpm A white powder of piperazine pyrophosphate was obtained.
〔実施例4〕
攪拌機、滴下ロート、温度計及びDean−Starkコンデンサーを装着した四つ口フラスコに、2リン酸ピペラジン30g、IP2028の100g及び85重量%リン酸0.9gを入れ、210〜230℃で2時間加熱混合し、ピロリン酸ピペラジンの白色粉末27.1g(収率97%)を得た。
Example 4
A four-necked flask equipped with a stirrer, dropping funnel, thermometer and Dean-Stark condenser was charged with 30 g of piperazine diphosphate, 100 g of IP2028, and 0.9 g of 85 wt% phosphoric acid and heated at 210-230 ° C. for 2 hours. By mixing, 27.1 g (yield 97%) of white powder of piperazine pyrophosphate was obtained.
〔実施例5〕
攪拌機、滴下ロート、温度計及びDean−Starkコンデンサーを装着した四つ口フラスコに、2リン酸ピペラジン30g、IP2028の100g及びリン酸ホウ素0.9gを入れ、210〜230℃で2時間加熱混合し、ピロリン酸ピペラジンの白色粉末27.5g(収率98%)を得た。
Example 5
A four-necked flask equipped with a stirrer, dropping funnel, thermometer and Dean-Stark condenser was charged with 30 g of piperazine diphosphate, 100 g of IP2028 and 0.9 g of boron phosphate, and heated and mixed at 210-230 ° C. for 2 hours. 27.5 g (yield 98%) of a white powder of piperazine pyrophosphate was obtained.
〔実施例6〕
攪拌機、滴下ロート、温度計及びDean−Starkコンデンサーを装着した四つ口フラスコに、2リン酸ピペラジン30g及びIP2028の100gを入れ、240〜250℃で2時間加熱混合し、ピロリン酸ピペラジンの白色粉末26.2g(収率94%)を得た。
Example 6
A 4-necked flask equipped with a stirrer, dropping funnel, thermometer and Dean-Stark condenser is charged with 30 g of piperazine diphosphate and 100 g of IP2028, and heated and mixed at 240 to 250 ° C. for 2 hours to give a white powder of piperazine pyrophosphate 26.2 g (94% yield) was obtained.
〔実施例7〕
攪拌機、滴下ロート、温度計及びDean−Starkコンデンサーを装着した四つ口フラスコに、2リン酸ピペラジン300g及びノルマルパラフィンH(新日本石油製)1000gを入れ、230〜250℃で0.5時間加熱混合し、ピロリン酸ピペラジンの白色粉末271.2g(収率97%)を得た。
Example 7
A four-necked flask equipped with a stirrer, dropping funnel, thermometer and Dean-Stark condenser is charged with 300 g of piperazine diphosphate and 1000 g of normal paraffin H (manufactured by Nippon Oil) and heated at 230 to 250 ° C. for 0.5 hour. By mixing, 271.2 g (yield 97%) of white powder of piperazine pyrophosphate was obtained.
〔実施例8〕
押出し機(日本製鋼製、TEX44αII−52.5BW)を用い、シリンダ温度230〜270℃、原料供給速度60kg/h、スクリュー回転数60rpmの条件で2リン酸ピペラジン及びリン酸メラミンを1:1の重量比で加熱混合し、ピロリン酸ピペラジンとピロリン酸メラミンとの重量比1:1の混合物を得た。得られた混合物は、固体の白色粉末であり、ナトリウム含有量が0ppmで、1%重量減少温度が300℃であった。
Example 8
Using an extruder (manufactured by Nippon Steel Co., Ltd., TEX44αII-52.5BW), piperazine diphosphate and melamine phosphate were 1: 1 at a cylinder temperature of 230 to 270 ° C., a raw material supply speed of 60 kg / h, and a screw rotation speed of 60 rpm. The mixture was heated and mixed at a weight ratio to obtain a 1: 1 ratio by weight of piperazine pyrophosphate and melamine pyrophosphate. The resulting mixture was a solid white powder with a sodium content of 0 ppm and a 1% weight loss temperature of 300 ° C.
〔比較例1〕
ピロリン酸ナトリウム0.5モルを水300gに分散し、10℃に冷却して塩酸1モルを加えた。ここに、水800gに溶解したピペラジン(純度97%)0.5モルを20℃以下で加えると、白色固体が析出した。この反応系を10℃で3時間攪拌した後、白色固体をろ過して水で洗浄した。さらに、ろ液にメタノール300gを加え、析出した白色固体をろ過してメタノール及び水で洗浄した。得られた全ての白色固体を乾燥し、ピロリン酸ピペラジンの白色粉末0.23モルを得た。
[Comparative Example 1]
0.5 mol of sodium pyrophosphate was dispersed in 300 g of water, cooled to 10 ° C., and 1 mol of hydrochloric acid was added. When 0.5 mol of piperazine (purity 97%) dissolved in 800 g of water was added thereto at 20 ° C. or less, a white solid was precipitated. After the reaction system was stirred at 10 ° C. for 3 hours, the white solid was filtered and washed with water. Furthermore, 300 g of methanol was added to the filtrate, and the precipitated white solid was filtered and washed with methanol and water. All the white solids obtained were dried to obtain 0.23 mol of white powder of piperazine pyrophosphate.
実施例1〜7及び比較例1で得られたピロリン酸ピペラジンの純度、ナトリウム含有量及び分解点を、それぞれ上述した測定方法により測定した。測定結果を表1に示す。 The purity, sodium content and decomposition point of piperazine pyrophosphate obtained in Examples 1 to 7 and Comparative Example 1 were measured by the measurement methods described above. The measurement results are shown in Table 1.
〔応用例及び比較応用例〕
ポリプロピレン樹脂(三井化学株式会社:射出成形用グレード)100重量部に、ステアリン酸カルシウム(滑剤)0.1重量部、テトラキス{3−(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸メチル}メタン(フェノール系酸化防止剤)0.1重量部、及びビス(2,6−ジ第三ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト(リン系酸化防止剤)0.1重量部を配合して、ポリプロピレン樹脂組成物を得た。得られたポリプロピレン樹脂組成物に、表1記載の難燃剤組成物及び他の配合剤(SiO2)を配合し、200〜230℃で押し出してペレットを製造した。該ペレ
ットを使用して220℃で射出成型し、厚さ1.6mmの試験片を得た。得られた試験片を用いて下記難燃性UL−94V試験を行なった。ただし、難燃剤としてのピロリン酸ピペラジンは、製造後、50℃、荷重0.175kg・cm-1で1週間保存後のものを使用した。
[Application examples and comparative application examples]
100 parts by weight of polypropylene resin (Mitsui Chemicals, Inc .: grade for injection molding), 0.1 part by weight of calcium stearate (lubricant), tetrakis {3- (3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionic acid Methyl} methane (phenolic antioxidant) 0.1 parts by weight and bis (2,6-ditert-butyl-4-methylphenyl) pentaerythritol diphosphite (phosphorus antioxidant) 0.1 parts by weight Was added to obtain a polypropylene resin composition. The obtained polypropylene resin composition was blended with the flame retardant composition shown in Table 1 and another compounding agent (SiO 2 ), and extruded at 200 to 230 ° C. to produce pellets. The pellet was injection molded at 220 ° C. to obtain a test piece having a thickness of 1.6 mm. The following flame-retardant UL-94V test was done using the obtained test piece. However, piperazine pyrophosphate as a flame retardant was used after production and storage for 1 week at 50 ° C. and a load of 0.175 kg · cm −1 .
<難燃性UL−94V試験>
長さ127mm、幅12.7mm、厚さ1.6mmの試験片を垂直に保ち、下端にバーナの火を10秒間接炎させた後、炎を取り除き、試験片に着火した火が消える時間を測定した。次に、火が消えると同時に2回目の接炎を10秒間行ない、1回目と同様にして着火した火が消えるまでの時間を測定した。また、試験片から落下する火種により試験片の下の綿が着火するか否かについても同時に評価した。
<Flame-retardant UL-94V test>
Keep the test piece 127mm long, 12.7mm wide and 1.6mm thick vertically, burn the fire of the burner at the bottom for 10 seconds, remove the flame, and let the time when the fire ignited the test piece disappears. It was measured. Next, at the same time that the fire was extinguished, the second flame contact was performed for 10 seconds, and the time until the fire that ignited extinguished was measured as in the first time. Moreover, it was also evaluated at the same time whether or not the cotton under the test piece ignited by the fire type falling from the test piece.
1回目及び2回目の燃焼時間、綿着火の有無等から、UL−94V規格に従って燃焼ランクをつけた。燃焼ランクはV−0が最高であり、以下、V−1、V−2の順に難燃性は低下する。但し、V−0〜V−2のランクの何れにも該当しないものはNRとする。さらに酸素指数についても試験を行った。 The combustion rank was given in accordance with the UL-94V standard from the first and second combustion times, the presence or absence of cotton ignition, and the like. V-0 has the highest combustion rank, and the flame retardance decreases in the order of V-1 and V-2. However, those not corresponding to any of the ranks V-0 to V-2 are NR. The oxygen index was also tested.
表1より明らかなように、本発明の製造方法で得られたピロリン酸ピペラジンは、従来の製造方法で得られたものに比べて、ナトリウム含有量が低く、また収率もはるかに高かった。
また、表2から明らかなように、本発明の製造方法で得られた、ナトリウム含有量が10ppm以下であるピロリン酸ピペラジンを用いた難燃剤組成物は、難燃性試験の結果が良好であり、酸素指数も高かった。
As is clear from Table 1, piperazine pyrophosphate obtained by the production method of the present invention had a lower sodium content and a much higher yield than those obtained by the conventional production method.
Further, as apparent from Table 2, the flame retardant composition using piperazine pyrophosphate having a sodium content of 10 ppm or less obtained by the production method of the present invention has good results of the flame retardant test. The oxygen index was also high.
以上の結果より、ナトリウム含有量が10ppm以下である高純度のピロリン酸ピペラジンを用いることにより、優れた難燃性を有する難燃剤組成物が得られること、及び本発明の製造方法によりこのような高純度のピロリン酸ピペラジンを得られることが明らかである。 From the above results, it is possible to obtain a flame retardant composition having excellent flame retardancy by using a high purity piperazine pyrophosphate having a sodium content of 10 ppm or less, and the production method of the present invention. It is clear that highly pure piperazine pyrophosphate can be obtained.
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